学术背景 冷冻电子显微镜（Cryo-EM）是解析大分子（如蛋白质）结构的重要实验技术。然而，Cryo-EM的有效性常常受到实验条件（如低对比度和构象异质性）导致的噪声和密度值缺失的制约。尽管现有的全局和局部图像锐化技术被广泛用于改善Cryo-EM密度图，但在高效提升其质量以构建更精确的蛋白质结构方面仍面临挑战。为了解决这一问题，研究人员开发了CryoTen，一种基于3D UNETR++风格Transformer的模型，旨在有效增强Cryo-EM密度图的质量。 论文来源 这篇论文由Joel Selvaraj、Liguo Wang和Jianlin Cheng共同撰写。Joel Selvaraj和Jianlin Cheng来自美国密苏里大学电气工程与计算机科学系，而Liguo Wang则来自布鲁克...
学术背景 神经科学领域一直致力于理解神经回路如何生成和控制复杂行为。尽管简单的模式生物（如软体动物、甲壳类动物和环节动物）因其可访问的神经系统和大型特征性神经元为研究提供了宝贵的模型，但在许多情况下，对神经回路的理解受限于缺乏详细的大脑图谱。特别是对于软体动物，尽管其大脑由形态一致且功能可研究的神经元组成，但其神经系统中的神经元总数、组织原则以及详细的神经元级别图谱仍然不明确。这些问题限制了对神经回路功能的系统性研究。 为了解决这一挑战，本研究利用同步辐射X射线断层扫描技术（Synchrotron X-ray Tomography, SXRT）对软体动物模型Lymnaea stagnalis（一种经典的软体动物模型）的大脑进行高分辨率成像，构建了其摄食回路的详细3D图谱，并基于此图谱指导了关...
内源性大麻素通过细胞外微泡按需释放 学术背景 内源性大麻素（endocannabinoids, ECBs）是一类脂质神经递质，通过激活大麻素受体CB1在大脑功能中发挥关键作用。与经典的神经递质不同，ECBs的储存和释放机制一直未能被完全阐明，这导致了对这些信号如何调控的理解存在重大空白。尤其是2-花生四烯酸甘油（2-arachidonoylglycerol, 2-AG）作为主要的ECB之一，其释放和运输的分子机制尚不明确。此前的研究提出了“按需生产”（on-demand production）模型，认为2-AG在特定刺激下由神经元合成并释放，但这一模型无法完全解释2-AG如何从神经元中释放以及如何跨越细胞膜到达靶细胞。 为了解决这一问题，研究人员开发了一个结合遗传编码荧光传感器、电生理学和数...
小鼠耳蜗中听觉传出神经元与II型螺旋神经节传入神经元之间的GABA能突触 背景介绍 听觉系统的复杂性和精密性一直是神经科学研究的重要课题。耳蜗作为听觉系统的关键组成部分，其内部细胞和神经元的相互作用对听觉功能的实现至关重要。外毛细胞（outer hair cells, OHCs）通过其电运动特性放大声音信号，从而增强听觉敏感性和频率调谐。OHCs不仅接受来自内侧橄榄耳蜗（medial olivocochlear, MOC）传出神经元的胆碱能反馈，还通过II型螺旋神经节神经元（type II spiral ganglion neurons, SGNs）向脑干传递信息。然而，OHC区域的神经元之间的相互作用机制尚未完全明确，尤其是GABA（γ-氨基丁酸）在其中的作用。 此前的研究表明，MOC神经...
青少年体重状态对热量摄入的昼夜节律和行为周期的影响 学术背景 肥胖问题在全球范围内持续加剧，尤其是在青少年群体中，肥胖率不断上升，引发了多种慢性疾病的风险，如2型糖尿病、高血压、心血管疾病等。尽管已有研究表明，晚进食与肥胖风险增加有关，但关于内源性昼夜节律系统是否独立影响热量摄入，以及这种影响是否因体重状态而异，尚不明确。为了更好地理解这一问题，研究者设计了一项实验，旨在分离内源性昼夜节律系统与睡眠/觉醒及进食/禁食周期对热量摄入的独立影响。这项研究的核心在于探讨不同体重状态的青少年在内源性昼夜节律和行为周期的影响下，热量摄入的模式是否存在差异。 论文来源 该研究由来自多个机构的学者共同完成，包括Brown University的Mary A. Carskadon、Temple Univer...
基于MEG时间序列的脑龄预测研究 学术背景 随着人类寿命的延长，理解大脑在生命周期中的变化变得越来越重要。大脑的结构和功能会随着年龄的增长而发生显著变化，这些变化不仅影响认知功能，还与多种神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）密切相关。然而，目前对大脑年龄相关变化的理解仍然不完整，尤其是关于脑电活动（如脑磁图，MEG）如何随年龄变化的机制尚不清晰。为了解决这一问题，研究人员通过分析成年人大规模静息态MEG数据，探索了能够有效预测年龄的脑电信号特征。 该研究旨在填补现有研究中的空白，特别是通过时间序列分析技术，识别出能够捕捉大脑年龄相关变化的信号特征。这些发现不仅有助于理解健康老化的机制，还为脑龄预测模型的开发提供了新的思路。 论文来源 该研究由Christina Stier、Elio Balest...
KATP通道通过调节糖酵解通量影响大脑皮质活动和睡眠 学术背景 葡萄糖不仅是大脑的主要能量来源，还是神经递质合成的生物合成底物。糖酵解通量的变化可以影响神经递质的合成，从而改变大脑皮质的电活动、觉醒和睡眠状态。KATP通道（ATP敏感钾通道）是一类代谢传感器，能够感知细胞内的ATP水平，进而调控糖酵解通量、觉醒和睡眠/觉醒转换。然而，KATP通道如何通过调节代谢来维持和转换睡眠/觉醒状态的具体机制尚不明确。本研究旨在探索KATP通道通过调节糖酵解通量如何影响大脑皮质活动和睡眠/觉醒状态，并揭示其背后的分子机制。 论文来源 本研究由Nicholas J. Constantino、Caitlin M. Carroll、Holden C. Williams等研究者共同完成，研究团队来自Univer...
人类眼表离子与水分转运的模型研究 背景介绍 眼表（ocular surface）在人类生理和疾病中扮演着至关重要的角色，尤其是泪膜（tear film）的稳定性和成分对眼表健康有着直接影响。泪膜由三层组成：外层脂质层（由睑板腺分泌）、中间水样层（由泪腺分泌）和内侧黏液层（由结膜上皮细胞分泌）。泪膜的功能包括提供光滑的光学表面、清除异物以及抵御微生物入侵。眼表功能的异常或缺陷可能导致干眼症（dry eye）等疾病。然而，尽管眼表的重要性不言而喻，关于眼表上皮细胞中离子通道（ion channels）的表达、特性和调控机制的研究却相对匮乏。现有的研究大多依赖于大鼠、小鼠或兔子的动物模型，而关于人类眼表上皮细胞的研究则较为少见。 为了填补这一研究空白，来自法国Poitiers大学、Poitiers...
实验约束对称场：磁悬浮力传感器的突破性研究 学术背景 暗能量（Dark Energy）是宇宙加速膨胀的幕后推手，但它本质依然是一个未解之谜。为了解释暗能量的性质，科学家提出了多种理论，其中对称场理论（Symmetron Field Theory）被认为是解释暗能量的重要候选之一。该理论预言了一种第五力（Fifth Force），这种力与物质相互作用，但在高密度环境中会被屏蔽，这给实验室探测带来了巨大挑战。尽管已有多个实验对对称场模型的参数空间进行了部分约束，但仍存在大量未探索的区域。因此，研究团队开发了一种基于磁悬浮力传感器的实验平台，旨在亚毫米尺度上探测对称场第五力，并最小化屏蔽效应。 论文来源 这篇论文由Peiran Yin、Xiangyu Xu、Kenan Tian等来自南京大学、中国...
脑周细胞和血管周围成纤维细胞在卒中后脑血管再生中的双重功能 学术背景 中风是导致全球死亡和残疾的主要原因之一，目前的主要治疗手段仅限于急性溶栓治疗或血栓切除术，随后进行长期康复。然而，中风的长期康复效果有限，尤其是脑血管的再生和功能恢复仍然是一个重大挑战。脑血管再生是中风后功能恢复的关键，但这一过程依赖于血管周围基质（stroma）的再生。基质祖细胞（stromal progenitor cells, SPCs）在许多器官的组织再生中起着至关重要的作用，然而，大脑中的SPCs的身份和功能仍然不明确。本研究旨在揭示大脑中SPCs的身份及其在中风后脑血管再生中的作用，为中风后的神经功能恢复提供新的治疗靶点。 论文来源 这篇论文由Louis-Philippe Bernier、Jasmin K. H...